[发明专利]一种用脱硫石膏制备α－半水石膏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用脱硫石膏制备α-半水石膏的方法。尤其是涉及一种基于低温盐溶液法用脱硫石膏制备α-半水石膏的方法。

背景技术

烟气脱硫(FGD)技术的应用是控制酸雨污染的有效途径，其中钙基湿法烟气脱硫工艺是目前世界上唯一大规模应用的烟气脱硫工艺，在该烟气脱硫工艺中产生以CaSO₄·2H₂O为主要成分的脱硫渣，俗称脱硫石膏。实现脱硫石膏资源化利用，才能从根本上解决SO₂污染问题，增加烟气脱硫方法的选择空间，提升湿法烟气脱硫的技术水平，扩展工艺发展的环境容量，实现“资源-产品-废物排放与末端治理”向“资源-产品-再生资源与回用”模式的转变，促进脱硫事业的良性循环；还有利于保护自然资源，减少因矿物开采和运输过程对生态环境的破坏和污染，对实现国民经济的可持续发展具有重要意义。

脱硫石膏的主要成分为CaSO₄·2H₂O，不能满足应用需要。在石膏的5种晶体形态中，以半水石膏为原料制备的石膏产品应用广泛。因此需要对脱硫石膏进行改性，达到应用的要求。在半水石膏中，α-半水石膏是一种性能优良的改性石膏，具有需水量少，强度高等优点，因此利用技术手段实现脱硫石膏转化为α-半水石膏，并在转化过程中控制石膏的晶体形态。

利用二水石膏生产α-半水石膏的技术方法主要有两类，分别为蒸压釜蒸养法和反应釜溶液法两种。蒸压釜蒸养法是将生石膏破碎到一定粒度后，装入蒸养车内，送入蒸压釜内蒸养，所需蒸汽为高压饱和水蒸汽，保持恒压一定时间，最后生成α-结晶相的半水石膏。该方法蒸压釜所需压力高，热蒸汽向生石膏内热能传导速度较慢，生石膏的表内加热不均匀，其生石膏脱水和晶体转化也比较慢，能源消耗大。

反应釜溶液法将二水石膏在料浆罐内调制成浓度为50～60％的料浆，同时加入媒晶剂。为了使滤液冲洗液中残留的α-半水石膏能起到晶种的作用，料浆罐必须保持温度在90℃以上，用料浆泵交替将料浆注入反应釜。反应釜内通过蒸汽隔套进入或直接吹入蒸汽，使料浆温度升至120～140℃。在搅拌条件下恒温反应约30～40min，再将料浆迅速降温至100℃左右，使料浆全部流入离心机。然后用90℃以上的热水清洗反应釜，洗液也全部流入离心机后，开始新的周期。该方法原用于天然石膏的转型，后借用于脱硫石膏的生产。

一般溶液法制备得到的α-半水石膏可用于制造自流平材料、玻璃增强材料、承重板等产品。实际上，由于蒸压釜蒸养法在α-半水石膏制备过程中的成功应用，盐溶液法工艺的工业应用很少，主要处于实验室研究和少量的中试研究阶段。但由于蒸压釜蒸养法存在投资和维护成本高、需要昂贵的蒸汽热源等缺点，常压低温溶液法、纯水法等新方法的研究成为高强石膏材料领域几个极为活跃的研究热点，低温结晶溶液法成为制备高强度石膏材料的一种发展方向。

发明内容

本发明的任务是提供一种投资少、生产成本较低、可间歇或连续化操作、能与烟气脱硫工艺相结合的基于低温盐溶液法用脱硫石膏制备α-半水石膏的方法。

为完成上述任务，本发明所采用的技术方案是：或先将完全氧化的脱硫石膏浆液与浓度为2～60wt％的盐溶液按质量比为0.2～1.5∶1在配浆罐进行混合，或先将固体脱硫石膏与浓度为2～35wt％的盐溶液按质量比为0.2～1∶1在配浆罐进行混合，调节混合后的浆液pH值至3～8。

再将调节后的浆液送入结晶器中，在温度为80～110℃条件下搅拌0.3～12hr；然后将结晶后的浆液送入熟化罐，在温度为80～110℃的条件下搅拌0.2～4hr，在熟化罐中的搅拌强度低于结晶器中的搅拌强度，以达到溶液与石膏晶体的平衡，提高α-半水石膏质量和收率；最后对熟化后的浆液经固液分离后进行洗涤和干燥，得到α-半水石膏。

其中：完全氧化的脱硫石膏浆液或为烟气脱硫工艺中由脱硫塔直接引出的脱硫石膏浆液，其浓度为10～15wt％；或为烟气脱硫工艺中经增稠器引出的脱硫石膏浆液，其浓度为50～60wt％。固液分离得到的液体回配浆罐循环利用，洗涤用水回用于盐溶液的配制和回用于烟气脱硫工艺。盐溶液为CaCl₂、MgCl₂、KCl、甲基二磺酸钠中的一种盐溶液或一种以上的混合盐溶液。